EP3083179A2 - Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines vulkanisationsprozesses - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum überwachen eines vulkanisationsprozesses

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Publication number
EP3083179A2
EP3083179A2 EP15741818.7A EP15741818A EP3083179A2 EP 3083179 A2 EP3083179 A2 EP 3083179A2 EP 15741818 A EP15741818 A EP 15741818A EP 3083179 A2 EP3083179 A2 EP 3083179A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
waves
ultrasonic waves
vulcanization
interface
reflected
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP15741818.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Goldammer
Hubert Mooshofer
Stefan Morgenstern
Detlef Rieger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP3083179A2 publication Critical patent/EP3083179A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02—Analysing fluids
    • G01N29/032—Analysing fluids by measuring attenuation of acoustic waves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C35/00—Heating, cooling or curing, e.g. crosslinking or vulcanising; Apparatus therefor
    • B29C35/02—Heating or curing, e.g. crosslinking or vulcanizing during moulding, e.g. in a mould
    • B29C35/0288—Controlling heating or curing of polymers during moulding, e.g. by measuring temperatures or properties of the polymer and regulating the process
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/025—Change of phase or condition
    • G01N2291/0251—Solidification, icing, curing composites, polymerisation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/045—External reflections, e.g. on reflectors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/44—Resins; Plastics; Rubber; Leather
    • G01N33/445—Rubber

Definitions

  • the invention relates to a method for monitoring a vulcanization process according to the preamble of patent ⁇ claim 1, a device for monitoring a vulcanization process according to the preamble of claim 10, a method for monitoring a vulcanization process according to the preamble of claim 11 and an apparatus for monitoring a vulcanization process according to the preamble of claim 12.
  • Vulcanization process recorded in a tool vulcanization are known from DE 101 38 791 AI as known.
  • ultrasonic waves are emitted by means of an emitting device in the direction of an interface between the vulcanization mixture and the tool.
  • the tool is, for example, a mold, in particular a heating press which has a ⁇ On acceptance in the form of a cavity.
  • the vulcanization mixture is arranged in the receptacle.
  • the vulcanization mixture is formed by means of the tool.
  • a product to be produced from the vulcanization mixture by the vulcanization process has this shape predefined or predetermined by the cavity or the tool after the vulcanization process.
  • the vulcanization process is monitored as a function of at least part of the emitted and reflected at the interface ultrasonic waves.
  • a detection device is provided, by means of which at least part of the emitted and reflected at the interface ultrasonic waves is detected.
  • the device can be an evaluation device for Monitoring the vulcanization process in dependence on the detected ultrasonic waves.
  • the product to be produced from the vulcanization mixture by the vulcanization process is, for example, a tire. It is known from the general state of the art to vulcanize tires in large numbers in heating presses or to produce them by vulcanization. In such a hot press is a tool which, for example, have the above-ge ⁇ called recording. To produce a tire, for example, the vulcanization mixture is introduced into the heating press together with a jacket fabric of the tire. A final shape of the tire and a tire tread by means of the heated press under pressure and temperature Herge ⁇ represents. As part of the vulcanization process, the vulcanization initially still liquid, the example embodiment ⁇ crosslinked at least rubber and sulfur additives to elastic tire rubber. This vulcanization process can take anywhere from a few minutes to a few hours, depending on tire type and tire size. The tire rubber has a solid state of aggregation.
  • the heating press As part of the development of tire types, precise specifications for production are made by means of the heating press. Particularly important parameters for the vulcanization process are the pressure, the temperature and their distribution in the heating press and the duration of the vulcanization process. Conventionally, - in order to ensure a secure curing of the tire - continuously added, the temperature distribution at a plurality of measuring points and the pressure during the Vulkanisati ⁇ onsreaes, that is detected and set as far as possible, that is controlled. Since all parameters, such as the composition of the starting material vulcanization mixture, the ambient conditions and the state of the hot press can cause process fluctuations, an additional process time is taken into account. In order to ensure a secure cross-linking of the vulcanization mixture at all points of the tire. The size of this additional process time is set individually as a safety buffer during process development for each tire type.
  • the US 6,855,791 B2 discloses a method and Vorrich- processing for monitoring a vulcanization process of a Vul ⁇ kanisationsmischung, wherein the vulcanization process is monitored by means or dielectric impedance means.
  • the object of the present invention is to provide a method and a device of the type mentioned in the gozu ⁇ develop, that a particularly time-consuming and cost-effective manufacturing of products can be realized by vulcanization.
  • a first aspect of the invention relates to a method for
  • ultrasonic waves are emitted by means of an emitting device in the direction of an interface between the vulcanization mixture and the tool which reflects at least part of the ultrasonic waves.
  • volcanization process is monitored as a function of at least part of the emitted and reflected at the interface ultrasonic waves.
  • the ultrasonic waves comprise at least transverse waves, which are generated by the radiating means.
  • transversal waves are generated as the ultrasonic waves by means of the emitting device.
  • the transverse waves are generated in such a way that the ultra-sound waves, in particular in the form of longitudinal waves, are emitted by the emitting device in the direction of the interface and in particular obliquely to the interface. so that by reflection of the emitted ultrasonic waves at the interface transverse waves arise.
  • the transverse waves by means of the emission device in time before by the
  • Interface caused reflection of the ultrasonic waves are generated.
  • the transverse waves are generated by means of the radiating means before the ultrasound ⁇ waves, in particular for the first time, the interfacial reach or are reflected there.
  • Trans ⁇ versalwellen not arise in this embodiment, by the reflection of ultrasonic waves at the interface, but are previously generated by the radiating means and emitted in the direction of the interface, so that already generated and radiated shear waves are reflected at the interface optionally can.
  • the idea underlying the invention is to realize a previously be ⁇ signed, direct online measurement or online monitoring the vulcanization process by Ultraschallmes ⁇ solution.
  • the central idea of the invention is to make optimum use of the phenomenon that can not propagate in liquid Transversal ⁇ Although waves in solid media, however.
  • the invention is based on the realization that a strong and clearly sub ⁇ difference between the spread of transverse waves in liquid media and the spread of transverse waves in solid media there.
  • a liquid medium is, for example, the initially still liquid vulcanization, which - if it is not yet crosslinked - has a liquid state on ⁇ .
  • Such a solid medium may be the product which is rubber.
  • the initially still liquid vulcanization mixture converts into the elastic rubber as a result of the vulcanization.
  • the rubber has a solid state of aggregation. In other words, the rubber is firm. It should be noted that the rubber is indeed b
  • transverse waves propagate.
  • a solid medium is, for example, the product prepared from the vulcanization mixture by the vulcanization process.
  • This elastic rubber is a solid medium in which
  • the invention is based on the finding that transverse waves propagate in solid media with a lower propagation velocity as ultrasonic waves ⁇ in the form of longitudinal waves.
  • This difference in the spread of longitudinal waves and trans ⁇ versalwellen is used for monitoring the Vulkanisationspro ⁇ zesses.
  • this difference is ge ⁇ uses to tektieren a transition of a first liquid phase or in the form of the initially still liquid to de- vulcanization in the form of elastic rubber to form a crosslinked phase.
  • the inventive method can be used as the tool for use in a heated press, for example, rather by means of vulcanized WEL the initially still liquid vulcanization under pressure and temperature and is thus converted to the solid, elas ⁇ tables rubber.
  • the vulcanization process can be particularly monitor precisely, so that can be detected more accurately, at which time the vulcanization ist ⁇ is closed. Thereby, the time and consequently the costs for producing a product, for example a tire, from the vulcanization mixture can be kept particularly low.
  • the invention procedural ⁇ ren that allows the representation of a particular time and cost-effective mass production of products by vulcanization.
  • the ultrasonic transmitter For generating the ultrasonic waves, for example, at least one ultrasonic transmitter is provided.
  • the ultrasonic transmitter is preferably designed as an ultrasonic transducer, by means of which the ultrasonic waves are generated and emitted and the reflected ultrasonic waves are detected.
  • the at least one ultrasonic transmitter is designed to generate transver ⁇ salwellen.
  • transversal waves are generated directly by means of the ultra ⁇ sound transmitter.
  • the ultrasonic waves are generated by means of the ultrasonic transmitter and for this austre ⁇ th already comprise transverse waves.
  • a particularly high proportion of a transverse component can be realized to the ultrasonic waves, said transverse Kom ⁇ component is transmitted into the rubber.
  • the generation of a particularly high proportion of the transverse component on the ultrasonic waves is based on the idea that at least one measurement signal is determined as a function of the reflected and detected ultrasonic waves. Depending on this measurement signal of the vulcanization ⁇ process is monitored. Due to the aforementioned transition from the initially still liquid vulcanization mixture to the solid, elastic rubber and due to the different propagation speeds of longitudinal waves and transverse waves in solid media, the increasing vulcanization of the vulcanization mixture is accompanied by a change in the measurement signal.
  • this signal change can be optimized so that, as a result of the vulcanization of the vulcanization mixture, there is a significant difference or a clear change in the measurement signal.
  • This significant signal change can be detected in a simple, time-consuming and cost-effective manner, so that the vulcanization process can be monitored in a particularly timely and cost-effective manner.
  • the ultrasonic transmitter is designed, for example, as an ultrasonic testing head, which can generate transverse waves.
  • the Ab ⁇ jet device comprises an ultrasonic transmitter at least, be means of which the longitudinal waves generated in the ultrasonic waves, and is radiated in the direction of at least one, different from the interface reflection member of the radiating means.
  • the reflection member becomes ⁇ least a portion of the longitudinal waves is transformed into the transverse waves ⁇ .
  • the longitudinal waves are deflected by means of the reflection element under transforming at least a portion of the longitudinal waves in transverse ⁇ waves and radiated toward the interface.
  • This embodiment is based on the finding that ultrasound transmitters in the form of ultrasound probes, which are designed to generate and emit longitudinal waves, are available in large numbers and at low cost.
  • transverse waves can be generated by means of which the vulcanization can be monitored in a particularly precise and cost-effective manner.
  • the use of a trained for generating transverse waves ultrasonic probe can be avoided.
  • Dung in a particularly advantageous embodiment of the inventions is provided at least one of the interface and of the Ref ⁇ lexionselement different, further reflective element, by means of which at least a part of the reflected towards the other reflection element by means of the interface ultrasonic waves is flexed back to the interface re- , As a result, a double reflection of the ultrasonic waves at the interface can be realized.
  • At least a portion of the initially emitted by the radiating means in the direction of the interface ultrasonic waves is first reflected at the boundary surface for the first time and thus, for example, deflected, so that the at least deflect a part of the interface in the direction of further Refle ⁇ xionselements or radiated.
  • To ⁇ least a part of the light reflected at the interface of ultrasonic waves is reflected in the direction of the interface means of the further reflective element to ⁇ back so that at ⁇ least some of the ultrasonic waves after reflection on the further reflecting element at the interface a second time is reflected ,
  • At least a portion of the second time re ⁇ inflected at the boundary surface ultrasonic waves can be detected, said measuring signal is determined in dependence on this, twice at the interface reflectors ⁇ oriented ultrasonic waves. Depending on the measurement signal, the volcanization process is then monitored. Due to this double reflection and by the detection of twice at the interface re ⁇ inflected ultrasonic waves, the transition of the liquid vulcanization for elastic rubber can be particularly well detected. In addition, the method can be carried out particularly simply and inexpensively in a hot press.
  • Is preferably twice Reflection ⁇ on the ultrasonic waves at the interface between the volcanic Kanisationsmischung and the tool made at an oblique angle, with a total reflection of the ultrasonic waves at the interface is preferably omitted.
  • a further embodiment is characterized in that at least one receiving element is provided, by means of wel ⁇ chem at least a portion of the first at the interface, then received by the further reflection ⁇ element and then again at the interface reflected ultrasonic waves. In other words, a part of the twice reflected at the interface ultrasonic waves ⁇ is detected at least by means of the receiving element.
  • a measuring signal can be generated, may be particularly precisely monitored by which the vulcanization process.
  • the radiation device comprises at least one receiving element ⁇ be detected by means of which the longitudinal waves than the particular twice reflected at the interface ultrasonic waves ⁇ , wherein the vulcanization process is monitored in dependence on the detected longitudinal wave. This means, for example, that the intensity of the reflected at the interface Longitu ⁇ dinalwellen is measured as the measurement signal.
  • This embodiment is based on the idea that the reflected longitudinal waves in ⁇ intensity depends significantly on the state of vulcanization.
  • the intensity of the reflected longitudinal waves depends from how strongly the transverse waves can propagate in the vulcanization mixture.
  • the propagation of transverse waves in the vulcanization mixture in turn depends on the progress of the vulcanization process and thus on the state of crosslinking of the vulcanization mixture during vulcanization.
  • the degree of crosslinking and thus the progress of the vulcanization process can therefore be measured particularly precisely by changing the intensity of the twice reflected longitudinal waves.
  • the said at least one receiving element for detecting the Lon ⁇ gitudinalwellen may in this case be the front of said receiving element.
  • a first part of the ultrasonic waves reflected at the boundary surface and a second part of the ultrasonic waves which is different from the first part and reflected by at least one reference reflection element different from the boundary surface and the aforementioned reflection elements are detected.
  • the two parts are detected, for example, by means of said receiving element.
  • the second part is independent of any change on or in the interface, that is, the second part is un ⁇ dependent on any change in the Vulkanisationsmi- research because the second part before the interface, that is not reflected by this.
  • a normalization signal is determined.
  • the Messsig ⁇ nal is normalized using the normalization signal.
  • the vulcanization process is finally monitored by means of the normalized measuring signal.
  • the second part is an ultrasound echo of the reference reflection element. This ultrasonic echo is used as the normalization signal or for determining a normalization ⁇ signal for the measurement signal to thereby beispiels- To ensure a reliable detection of the intensity of the longitudinal waves. As a result, it is possible to precisely detect a change in intensity occurring with increasing crosslinking of the vulcanization mixture.
  • the emission device in particular the ultrasound transmitter
  • changes in the emission device can be compensated.
  • the lifetime of the ultrasound transmitter can be changed with increasing lifetime.
  • This change of the emitted ultrasonic energy is effected, for example, due to aging of the ultrasound transmitter and / or by Variegated ⁇ tion of the coupling of the ultrasonic transmitter to the tool.
  • These changes can be compensated by normalizing the measurement signal.
  • a precise monitoring of the vulcanization process can be re ⁇ alised over a long service life of the tool and the emitting device.
  • a second aspect of the invention relates to an apparatus for monitoring a vulcanization process of a vulcanization mixture accommodated in a tool, having an emitting device for emitting ultrasonic waves in the direction of an interface between the vulcanization mixture and the tool which reflects at least part of the ultrasonic waves, with detection means for detecting at least one Part of the emitted and reflected at the interface ultrasonic waves, and with an evaluation device for monitoring the vulcanization process in dependence on the detected by means of the detection device ultrasonic waves.
  • the emitting device is designed to generate at least transversal waves as the ultrasonic waves.
  • the emission device can in particular be formed as the ultrasonic waves transmit transversal waves in time before the particular first time caused by the interface reflection of the ultrasonic waves.
  • the device is designed to carry out a method according to the first aspect of the invention.
  • a third aspect of the invention relates to a method for
  • ultrasound waves are emitted by means of an emitting device in the direction of an interface at least partially reflecting the ultrasound waves between the vulcanization mixture and the tool.
  • a at the interface reflected first part of the ultrasonic waves and a different from the first part and by at least one of the Boundary surface different Referenzref ⁇ lexionselements reflected second part of the ultrasonic waves are detected by means of a detection device.
  • a measurement signal is determined as a function of the first part.
  • a normalization signal is determined as a function of the second part.
  • the measurement signal is standardized by means of the normalization signal, and the vulcanization process is monitored on the basis of the normalized measurement signal.
  • the third aspect of the invention is based on the finding that with increasing service life a change in the emission device and / or the tool can occur.
  • the emission device in particular an ultrasound transmitter of the emission device, can age, which is accompanied by a change in the emitted ultrasound energy.
  • these changes can be compensated so that the vulcanization process can be monitored particularly precisely over a long service life.
  • any buffer times to be provided in the production of a product from the vulcanization mixture can be kept particularly low.
  • a fourth aspect of the invention relates to a device for monitoring a vulcanization process of a vulcanization mixture accommodated in a tool, comprising an emitting device for emitting ultrasonic waves in the direction of an interface between the vulcanization mixture and the tool which reflects at least part of the ultrasonic waves.
  • the device of the fourth aspect of the invention for carrying out a method according to the third aspect of the invention is formed.
  • sound waves detecting means for detecting a reflected at the interface of the first part of the ultrasonic waves and for sensing a different from the first part and by at least one different from the interface Refe ⁇ rence reflection element reflected second portion of the Ultra ⁇ includes.
  • the device further comprises an evaluation device on which is adapted to determine a measurement ⁇ signal in response to the first part, a normalization signal in response to the second part during limited ⁇ men, the measuring signal by means of the normalization signal to Normie ⁇ ren and the vulcanization to monitor with the standardized measurement signal .
  • an evaluation device on which is adapted to determine a measurement ⁇ signal in response to the first part, a normalization signal in response to the second part during limited ⁇ men, the measuring signal by means of the normalization signal to Normie ⁇ ren and the vulcanization to monitor with the standardized measurement signal .
  • FIG. 1 shows a section of a schematic sectional view of a tool in the form of a heating press according ei ⁇ ner first embodiment, with an initially liquid Vulkanisationsmi ⁇ research is ver ⁇ networked within a vulcanization process by means of the heated press and wherein the vulcanization process is monitored with ⁇ means of transverse waves;
  • FIG. 2 shows a diagram which shows a measurement signal and a normalization signal in the form of a reference signal for
  • Normalization of the measurement signal shows, wherein the vulcanization process is monitored on the basis of the normalized measurement signal
  • FIG 3 is a diagram illustrating the change of the normalized measurement signal with increasing Vernet ⁇ wetting of vulcanization
  • FIG. 4 shows a detail of a schematic sectional view of the heating press according to a second embodiment.
  • identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.
  • the heating press 10 is a tool which has a lower, first tool part 12 with a cavity 14.
  • the cavity 14 is a receptacle of the heating press 10, wherein a vulcanization mixture 16 is accommodated in the receptacle (cavity 14).
  • the heating press 10 comprises an upper, second tool part 18.
  • the second tool part 18 is beispielswei ⁇ se of a metallic material, in particular of a steel formed.
  • a mold is formed, by means of which the vulcanization mixture 16 is formed.
  • the vulcanization mixture 16 received in the receptacle and initially still liquid is vulcanized.
  • a vulcanization process to the next still liquid ⁇ vulcanization is effected by means of the heating press 16 10 under pressure and temperature.
  • the crosslinked vulcanisation onsmischung 16 so that the initially still liquid Vul ⁇ kanisationsmischung converts into elastic and thus resistant rubber sixteenth
  • a product such as a tire is produced for a wheel of driving ⁇ zeugs from the vulcanization mixture 16, wherein the finished product is formed of the elastic rubber see.
  • the finished product and formed from the elastic rubber has a predetermined by the tool parts 12, 18 or predetermined form.
  • FIG. 1 It can be seen from FIG. 1 that the vulcanization mixture 16 is accommodated in the tool (heating press 10). In FIG. 1, furthermore, an interface 20 between the vulcanization mixture 16 and the tool part 18 can be seen. Thus it acts at the interface 20 around an interface between the vulcanization mixture 16 and the tool (hot press 10).
  • a so-called online measurement is provided, by means of which the vulcanization process, that is to say the crosslinking of the initially still liquid vulcanization mixture 16, is monitored.
  • a generally designated 22 emitting device is provided.
  • the emitting device 22 comprises at least one ultrasonic transducer 24.
  • the ultrasonic transducer 24 is designed as an ultrasonic transmitter, by means of which ultrasonic waves can be generated and emitted.
  • the ultrasonic transducer 24 is designed as a receiving element, by means of which ultrasonic waves, in particular reflected ultrasonic waves, can be received and thus detected.
  • the emitting device 22 is also designed as a detection device for detecting in particular reflected ultrasonic waves.
  • the ultrasonic transducer 24 is for example firmly connected to the tool part 18.
  • Figure 1 shows the heating press 10 according to a first embodiment ⁇ form.
  • the tool part 18 has a receptacle 26 in which the ultrasonic transducers 24 is at least partially received.
  • the receptacle 26 is formed as a blind hole, so that the receptacle 26 is limited to Vulkanisa ⁇ tion mixture 16 out.
  • the ultrasonic ⁇ converter 24 is separated by the metallic material of the tool part 18 of the vulcanization sixteenth
  • the receptacle 26 is formed as a bore of the tool part 18 ⁇ .
  • ultrasonic waves are emitted in the direction of the at least one part of the ultrasonic waves reflecting interface 20 between the vulcanization mixture 16 and the tool part 18 by means of the ultrasonic transducer 24.
  • These from the Sound transducer 24 radiated ultrasonic waves are illustrated in FIG 1 by means of solid double arrows 28.
  • the ultrasonic transducer 24 is arranged relative to the interface 20 and relative to the tool part 18 such that the ultrasonic waves radiated from the ultrasonic transducer 24 at an oblique angle ⁇ to the interface 20 meet.
  • the emitting device 22 comprises a reflection element 32, which is also referred to as a "reflector” and has a reflection surface 34.
  • the reflection element 32 is designed as a recess, in particular as a bore, of the tool part 18, wherein the reflection surface 34 is formed by an at least substantially flat planar bottom and the recess is formed.
  • the Reflection ⁇ onselement 32 is formed for example as a flat bottom hole of the work ⁇ generating part 18, and thus the heating press 10th
  • ultrasonic wave is reflected at the interface 20 so that this part is incident on the reflection member 32 on ⁇ .
  • At least a portion of the reflected on the boundary surface 20 toward the reflective element 32 Ultraschallwel ⁇ len is reflected by the reflective member 32 back towards the interface 20th
  • Take the back-reflected from the reflection member 32 ultrasonic waves or at least a part of this retro-reflected ultrasonic waves relate, be hung or is again re ⁇ flexed at the interface 20, this time in the direction of the ultrasonic transducer 24th
  • the ultrasound waves reflected for the second time at the interface 20 strike the ultrasound transducer 24 and are detected by means of the ultrasound transducer 24, that is, detected.
  • the vulcanization process is then reflected twice in Depending ⁇ speed of the at the interface 20 and monitored by means of the ultrasonic transducer 24 ultrasonic ⁇ waves monitored.
  • a measuring signal is at least be true ⁇ .
  • the measuring signal is determined, for example, by means of an evaluation device, not shown in FIG. 1, which is electrically coupled to the ultrasonic transducer 24. Monitoring the vulcanization process is carried out in From ⁇ dependence of the measured signal.
  • the ultrasonic transducer 24 is configured to generate and radiate longitudinal waves as the ultrasonic waves. This means that 24 ultrasonic waves are generated in the form of longitudinal waves and radiated by the ultrasonic wall ⁇ toddlers.
  • the longitudinal waves generated and by means of the ultrasonic transducer 24 ⁇ radiated are reflected not only the first time at the interface 20, but also penetrate into the vulcanization mixture 16, and are transmitted there, and at least partially absorbed.
  • the longitudinal waves split into transverse waves and longitudinal waves.
  • the transverse waves generated at the interface 20 are illustrated in FIG. 1 by dashed directional arrows 36.
  • the penetrating into the Vulka ⁇ tion mixture 16 longitudinal waves are illustrated in FIG 1 by solid arrows 38th
  • the ultrasonic waves of the first reflection at the interface 20th also in the form (heating press 10) occur after reflection both longitudinal waves and transverse waves, which are not shown here.
  • the longitudinal waves are reflected ⁇ at the angle, wherein the angle is designated ⁇ also called "angle of reflection".
  • ⁇ also called "angle of reflection”.
  • only the longitudinal wave in the reflection angle are reflected and may be obtained at ge Service ⁇ th in FIG 1 symmetrical arrangement to and in the can get ultrasonic transducer 24.
  • This twice at the interface 20 re ⁇ flex longitudinal waves are ultrasonic transducer means of the 24 detects.
  • the boundary surface 20 between a solid first medium in the form of the tool part 18 and a second solid medium in the form of rubber limited so obliquely incident on the interface 20 ultrasonic wave is split into four individual components, namely both the first and in the second reflection in each case a longitudinal and transversal wave or Longitudi- and transverse component.
  • the interface 20 is between a solid first medium in the form of the tool part 18 and a liquid second medium in the form of the first liquid Vulkanisationsmischung 16 limited.
  • the boundary surface 20 between a solid first medium in the form of the tool part 18 and a second solid medium in the form of rubber limited so obliquely incident on the interface 20 ultrasonic wave is split into four individual components, namely both the first and in the second reflection in each case a longitudinal and transversal wave or Longitudi- and transverse component.
  • the interface 20 is between a solid first medium in the form of the tool part 18 and a liquid second medium in the form of the first liquid Vulkanisationsmischung 16
  • interface 20 is split into only three components, since no transverse wave propagation takes place in the liquid vulcanization mixture 16 due to the lack of shear stress.
  • an intensity of the re ⁇ inflected longitudinal waves is measured as the measurement signal.
  • This intensity is clearly dependent on the condition of the vulcanization mixture 16. In other words, the intensity of the reflected depends
  • the Referenzreflexionsele ⁇ element 40 is also referred to as "reference reflector.”
  • the detecting means that is by means of the ultrasonic transducer 24
  • a twice reflectors ⁇ -oriented at the interface 20 first portion of the previously emitted ultrasonic waves is detected.
  • the detection means that is by means of the ultrasonic transducer 24 is a different from the first part and detected by the Referenzre- reflector pre- vents reflected second portion of the previously emitted ultrasonic waves.
  • the first part is illustrated for example by the double arrows 28, wherein the second arrow illustrated ⁇ light by a dashed double arrow 42 is.
  • the reference reflection element 40 is arranged in the tool part 18.
  • the Referenzrefle ⁇ xionselement 40 is, for example, in such a manner in the mold part 18 introduced that initially a hole is made. In this bore, the reference reflection element 40 is arranged ⁇ . Then the hole is closed.
  • the measurement signal is be true ⁇ depending on the first part.
  • a Normie approximately ⁇ signal is determined, which is also called reference signal ⁇ be distinguished.
  • the measuring signal is normalized by means of normalization ⁇ signal (reference signal).
  • a quotient is formed, for example, the counter, the measurement signal and the ⁇ sen denominator is the normalization signal.
  • the standardization of the measurement signal is this based on the Nor ⁇ m istssignal or set a normalization signal in the ratio in the frame.
  • the vulcanization process is monitored as a function of the standardized measurement signal.
  • FIG. 2 shows a diagram 44, on the abscissa 46, the time and on the ordinate 48 respective amplitudes of the measurement signal denoted S 2 and be recorded with R ⁇ in FIG 2 the reference signal are plotted in FIG. It can be seen from FIG. 2 that, as part of the monitoring of the vulcanization process, an amplitude measurement of the reflected ultrasonic waves is carried out at two different transit time windows. In other words, is detected to determine the measurement ⁇ S signal and the reference signal R which time Zvi ⁇ rule is the emission of the ultrasonic waves and detecting the ultrasonic waves.
  • Reflects the ultrasonic waves for determining the measurement signal S take a long time, since it reflects by sandblasting, first at the interface 20 in the direction of the reflection member 32, then by means of the reflection element 32 toward the interface 20 back ⁇ , then by means of the interface 20 in the direction of the ultrasonic transducer 24 and finally detected by the ultrasonic transducer 24.
  • the ultrasound waves for determining the reference signal R are only emitted by means of the reference after the blasting.
  • reflection element 40 in the direction of the ultrasonic transducer 24 is reflected back and then detected by the ultrasonic transducer 24. This means that the ultrasonic waves for loading ⁇ vote of the reference signal R substantially less than the runtime ultrasonic waves for determining the measurement signal S have.
  • FIG 3 shows a diagram 50, on the ordinate 52 the Ver ⁇ ratio of the measurement signal S is applied to the reference signal R.
  • a first measuring point 54 characterizes the relationship to a time when the vulcanization mixture 16 is still liquid.
  • a second measurement point 54 characterizes the ratio at a time when the Vulkanisationsmi ⁇ Research 16 already cross-linked, that is resistant to relational as elastic rubber is converted. From FIG 3, particular ⁇ is the well-recognized that the ratio and hence the measurement ⁇ signal S is substantially greater than in the more fluid 16 at vulcanization the rubber elastic. This means that the intensity of the detected and sauma ⁇ lig reflected longitudinal waves at resistant rubber is much higher than in more fluid vulcanization 16.
  • FIG. 3 shows the so-called A-image, which is detected by means of the detection device.
  • the peak of the reference signal R is low and is detected much earlier than the peak of the measurement signal S.
  • FIGS. 2 and 3 relate, for example, to a reflection angle (angle a) of 45 degrees. It can be seen from FIG. 3 that, given the selected configuration, figuration a significant increase of the measurement signal S takes place from the liquid phase to the solid rubber. Standardization with the reference signal R can therefore ensure reliable detection.
  • An optimization of the signal difference and thus the signal ⁇ change between liquid vulcanization mixture 16 and solid or elastic rubber can be achieved for example by optimizing the reflection angle.
  • an optimization can be achieved by using transverse waves during the irradiation.
  • the proportion of the transverse component, which is transmitted in the rubber is increased, so that the Sig ⁇ nalver selectedung between solid and liquid state can be optimized.
  • the realization of a particularly high proportion of the transverse component of the ultrasonic waves can be realized in two ways.
  • the ultrasonic transducer 24 may be formed to emit transverse waves as the ultrasonic waves.
  • the ultrasonic waves 22 generated by means of the radiating means and emitted ⁇ comprise at least transverse waves, which are generated by the radiating means 22 in time before the first time caused by the interface 20, in particular reflection of the ultrasonic waves.
  • FIG. 4 shows the heating press 10 according to a second embodiment ⁇ form.
  • the reflection element 58 in addition to the reflection element 32, a further reflection element 58, which is different from the reflection element 32, the reference reflection element 40 and the boundary surface 20, is provided.
  • the reflection element 58 also includes a reflection surface 60, on which ultrasonic waves can be reflected.
  • the reflection element 32 can also be the reflection element 58 as Recess or recording of the tool part 18 may be formed from ⁇ .
  • the reflection surface 60 is formed for example by a flat and flat bottom of the recess. In this case, the reflection element 58 may be formed as a flat-bottomed bore of the tool part 18.
  • the ultrasonic transducer 24 is designed to generate and radiate longitudinal waves. These longitudinal waves generated and radiated by means of the ultrasonic transducer 24 are illustrated in FIG. 4 by solid double arrows 62.
  • the longitudinal waves generated by the ultrasonic ⁇ converter 24 and radiated toward the reflective element 58 meet at an angle of incidence beta to the reflecting surface 60 on to this and advertising the ⁇ in a viewing angle to the reflection surface 60 to the ⁇ ser reflected by the reflecting surface 60 in the direction of Boundary 20 radiated.
  • the angle of incidence ⁇ and the angle of emission ⁇ are chosen such that at least part of the longitudinalitu ⁇ generated by means of the ultrasonic transducer 24 and radiated in the direction of the reflection element 58 Longitu ⁇ dinalwellen in transverse waves.
  • the respective recess of the reflection elements 32, 58 is filled with air, for example.
  • this steel air- ⁇ combi nation of the angle of incidence is ß preferably at least substantially 61 degrees, wherein the beam angle ⁇ is at least substantially 29 degrees.
  • the ultrasound waves for determining the measurement signal S comprise at least transverse waves which are generated by means of the emission device 22 in time prior to the reflection of the ultrasound waves caused by the interface 20 for the first time.
  • the proportion of the transverse component of the ultrasonic waves particularly great for determining the measurement signal S who designed to so that the transition of the vulcanization can be particularly well erfas ⁇ sen ⁇ 16 from the liquid state to the solid state.
  • the different propagation behavior of longitudinal and transverse waves is used to monitor the vulcanization process.
  • a smooth area of the product to Pro ⁇ domestic product, ge ⁇ selects, for example on a side edge of the tire, there to effect the two-time reflection of the ultrasonic waves. At such a smooth location, a disturbing influence of the tire profile on the interface 20 can be avoided.
  • the vulcanization of the product may for example be condition-based, so that a time and energy optimization and increased productivity can be achieved.
  • valuable information can be gained in the development of new rubber compounds and manufacturing recipes.
  • the reference reflection element 40 is provided, by means of which the measurement signal is normalized.
  • the function of the reference reflection element 40 can be readily transferred to FIG 4 and the second embodiment.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses einer in einem Werkzeug (10) aufgenommenen Vulkanisationsmischung (16), bei welchem mittels einer Abstrahleinrichtung (22) Ultraschallwellen in Richtung einer zumindest einen Teil der Ultraschallwellen reflektierenden Grenzfläche (20) zwischen der Vulkanisationsmischung (16) und dem Werkzeug (10) abgestrahlt werden, wobei der Vulkanisationsprozess in Abhängigkeit von zumindest einem Teil der abgestrahlten und an der Grenzfläche (20) reflektierten Ultraschallwellen überwacht wird, wobei die Ultraschallwellen zumindest Transversalwellen umfassen, welche mittels der Abstrahleinrichtung (22) erzeugt werden.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses gemäß dem Oberbegriff von Patentan¬ spruch 1, eine Vorrichtung zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 10, ein Verfahren zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 11 sowie eine Vorrichtung zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses gemäß dem Ober¬ begriff von Patentanspruch 12. Derartige Verfahren und Vorrichtungen zum Überwachen eines
Vulkanisationsprozesses einer in einem Werkzeug aufgenommenen Vulkanisationsmischung sind der DE 101 38 791 AI als bekannt zu entnehmen. Bei dem Verfahren werden mittels einer Abstrahleinrichtung Ultraschallwellen in Richtung einer Grenz- fläche zwischen der Vulkanisationsmischung und dem Werkzeug abgestrahlt. Bei dem Werkzeug handelt es sich beispielsweise um eine Form, insbesondere eine Heizpresse, welche eine Auf¬ nahme in Form einer Kavität aufweist. Die Vulkanisationsmischung ist in der Aufnahme angeordnet.
Mittels des Werkzeugs wird die Vulkanisationsmischung ge¬ formt. Dadurch weist ein aus der Vulkanisationsmischung durch den Vulkanisationsprozess herzustellendes Produkt diese durch die Kavität beziehungsweise das Werkzeug vorgegebene oder vorgebbare Form nach dem Vulkanisationsprozess auf.
Im Rahmen des Verfahrens wird der Vulkanisationsprozess in Abhängigkeit von zumindest einem Teil der abgestrahlten und an der Grenzfläche reflektierten Ultraschallwellen überwacht. Dies bedeutet, dass eine Erfassungseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher zumindest ein Teil der abgestrahlten und an der Grenzfläche reflektierten Ultraschallwellen erfasst wird. Die Vorrichtung kann dabei eine Auswerteeinrichtung zum Überwachen des Vulkanisationsprozesses in Abhängigkeit von den erfassten Ultraschallwellen aufweisen.
Bei dem genannten, durch den Vulkanisationsprozess aus der Vulkanisationsmischung herzustellenden Produkt handelt es sich beispielsweise um einen Reifen. Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist bekannt, Reifen in großer Stückzahl in Heizpressen zu vulkanisieren beziehungsweise durch Vulkanisation herzustellen. Bei einer solchen Heizpresse handelt es sich um ein Werkzeug, welches beispielsweise die zuvor ge¬ nannte Aufnahme aufweist. Zum Herstellen eines Reifens wird die Vulkanisationsmischung beispielsweise zusammen mit einem Mantelgewebe des Reifens in die Heizpresse eingebracht. Eine endgültige Form des Reifens sowie ein Reifenprofil werden mittels der Heizpresse unter Druck und Temperatur herge¬ stellt. Im Rahmen des Vulkanisationsprozesses vernetzt die zunächst noch flüssige Vulkanisationsmischung, die beispiels¬ weise zumindest Kautschuk und Schwefelzusätze aufweist, zu elastischem Reifengummi. Dieser Vulkanisationsprozess kann je nach Reifentyp und Reifengröße zwischen einigen Minuten und einigen Stunden dauern. Das Reifengummi weist einen festen Aggregatszustand auf.
Im Rahmen der Entwicklung von Reifentypen werden genaue Vor- gaben für die Herstellung mittels der Heizpresse getroffen. Besonders wichtige Parameter für den Vulkanisationsprozess sind der Druck, die Temperatur und deren Verteilung in der Heizpresse sowie die Dauer des Vulkanisationsprozesses. Herkömmlicherweise werden - um eine sichere Vulkanisation des Reifens zu gewährleisten - laufend während des Vulkanisati¬ onsprozesses die Temperaturverteilung an mehreren Messstellen und der Druck aufgenommen, das heißt erfasst und soweit wie möglich eingestellt, das heißt geregelt. Da bei allen Parame- tern wie zum Beispiel der Zusammensetzung der ein Ausgangsmaterial darstellenden Vulkanisationsmischung, der Umgebungsbedingungen und der Zustand der Heizpresse Prozessschwankungen auftreten können, wird eine zusätzliche Prozesszeit einkalku- liert, um eine sichere Vernetzung der Vulkanisationsmischung an allen Stellen des Reifens zu gewährleisten. Die Größe dieser zusätzlichen Prozesszeit wird als Sicherheitspolster bei der Prozessentwicklung für jeden Reifentypen individuell festgelegt.
Die Festlegung einer solchen zusätzlichen Prozesszeit führt zu einer zeit- und somit kostenintensiven Herstellung von Reifen. Um die Zeit und die Kosten zur Herstellung der Reifen gering zu halten, ist eine sogenannte Online-Prozesskontrolle des Vulkanisationsprozesses wünschenswert. Im Rahmen einer solchen Online-Prozesskontrolle soll die Umwandlung der zu¬ nächst noch flüssigen Vulkanisationsmischung zu elastischem Gummi während der Herstellung des Produkts erfasst werden.
Dadurch kann die Einkalkulierung einer zusätzlichen Prozesszeit, um etwaige Schwankungen der Prozessparameter auszugleichen vermieden oder zumindest verringert werden. Mit anderen Worten kann durch eine direkte Online-Überwachung oder Onli- ne-Messung des Vulkanisationsprozesses in der Aufnahme, ins¬ besondere in der Heizpresse, insbesondere an kritischen Stel¬ len des Produkts, die Herstellungszeit insgesamt deutlich verringert werden. Eine solche Online-Prozesskontrolle würde nämlich einen Wandel weg von einem fixen, schemaorientierten Fertigungsprozess zu einer zustandsorientierten optimierten Fertigung ermöglichen. Eine Verringerung der Prozesszeit und der Energiekosten bei einer Massenfertigung wie der Reifenherstellung würde eine deutliche Steigerung der Produktivität ermöglichen. Eine solche direkte Online-Messung des Vulkani- sationsprozesses wäre auch bei der Entwicklung von neuen Pro¬ dukten wie beispielsweise neuen Reifen und den zugehörigen Herstellungsrezepturen vorteilhaft .
Die US 6,855,791 B2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrich- tung zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses einer Vul¬ kanisationsmischung, wobei der Vulkanisationsprozess durch dielektrische Mittel oder Impedanzmittel überwacht wird. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzu¬ entwickeln, dass sich eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung von Produkten durch Vulkanisation realisieren lässt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 11 und durch eine Vorrichtung mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Ausge¬ staltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben. Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Überwachen eines Vulkanisationsprozesses einer in einem Werk¬ zeug aufgenommenen Vulkanisationsmischung. Bei dem Verfahren werden mittels einer Abstrahleinrichtung Ultraschallwellen in Richtung einer zumindest einen Teil der Ultraschallwellen re- flektierenden Grenzfläche zwischen der Vulkanisationsmischung und dem Werkzeug abgestrahlt. Darüber hinaus wird der Vulka- nisationsprozess in Abhängigkeit von zumindest einem Teil der abgestrahlten und an der Grenzfläche reflektierten Ultraschallwellen überwacht.
Um nun eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung zumindest eines Produkts aus der Vulkanisationsmischung durch deren Vulkanisationsprozess realisieren zu können, ist es er¬ findungsgemäß vorgesehen, dass die Ultraschallwellen zumin- dest Transversalwellen umfassen, welche mittels der Abstrahleinrichtung erzeugt werden. Mit anderen Worten werden mittels der Abstrahleinrichtung Transversalwellen als die Ultraschallwellen erzeugt. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Transversalwellen derart erzeugt werden, dass die Ultra- Schallwellen insbesondere in Form von Longitudinalwellen mittels der Abstrahleinrichtung derart in Richtung der Grenzfläche und insbesondere schräg zur Grenzfläche abgestrahlt wer- den, so dass durch Reflexion der abgestrahlten Ultraschallwellen an der Grenzfläche Transversalwellen entstehen.
Ferner kann vorgesehen sein, dass die Transversalwellen mit- tels der Abstrahleinrichtung zeitlich vor der durch die
Grenzfläche bewirkten Reflexion der Ultraschallwellen erzeugt werden. Mit anderen Worten werden die Transversalwellen mittels der Abstrahleinrichtung erzeugt, bevor die Ultraschall¬ wellen, insbesondere zum ersten Mal, die Grenzfläche errei- chen und dort reflektiert werden. Dies bedeutet, dass Trans¬ versalwellen bei dieser Ausführungsform nicht erst durch die Reflexion der Ultraschallwellen an der Grenzfläche entstehen, sondern bereits vorher mittels der Abstrahleinrichtung erzeugt und in Richtung der Grenzfläche abgestrahlt werden, so dass bereits erzeugte und abgestrahlte Transversalwellen an der Grenzfläche gegebenenfalls reflektiert werden können.
Die der Erfindung zugrunde liegende Idee ist, eine zuvor be¬ schriebene, direkte Online-Messung beziehungsweise Online- Überwachung des Vulkanisationsprozesses durch Ultraschallmes¬ sung zu realisieren. Zentraler Gedanke der Erfindung ist dabei, das Phänomen optimal auszunutzen, dass sich Transversal¬ wellen zwar in festen Medien, jedoch nicht in flüssigen ausbreiten können. Mit anderen Worten liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass ein starker und deutlicher Unter¬ schied zwischen der Ausbreitung von Transversalwellen in flüssigen Medien und der Ausbreitung von Transversalwellen in festen Medien besteht. Ein solches flüssiges Medium ist beispielsweise die zunächst noch flüssige Vulkanisationsmischung, welche - wenn sie noch nicht vernetzt ist - einen flüssigen Aggregatzustand auf¬ weist. Bei einem solchen festen Medium kann es sich um das Produkt handeln, welches Gummi gebildet ist. Die zunächst noch flüssige Vulkanisationsmischung wandelt sich infolge der Vulkanisation in das elastische Gummi um. Das Gummi weist einen festen Aggregatzustand auf. Mit anderen Worten ist das Gummi fest. Darunter ist zu versehen, dass das Gummi zwar b
elastisch ist, jedoch - im Gegensatz zum flüssigen Aggregatzustand der noch nicht vulkanisierten Vulkanisationsmischung - einen festen Aggregatzustand aufweist, das heißt nicht mehr flüssig ist sondern seine Form selbständig beibehält.
Da in Flüssigkeiten, beispielsweise der zunächst noch flüssi¬ gen Vulkanisationsmischung, keine Schubspannungen beziehungsweise Scherspannungen übertragen werden, können sich keine Transversalwellen in Flüssigkeiten wie beispielsweise der zu- nächst noch flüssigen Vulkanisationsmischung ausbreiten. In festen Medien jedoch breiten sich Transversalwellen aus. Bei einem solchen festen Medium handelt es sich beispielsweise um das Produkt, welches aus der Vulkanisationsmischung durch den Vulkanisationsprozess hergestellt wird.
Durch den Vulkanisationsprozess vernetzt die zunächst noch flüssige Vulkanisationsmischung zu elastischem Gummi. Dieses elastische Gummi ist ein festes Medium, in welchem sich
Transversalwellen ausbreiten können.
Darüber hinaus liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass sich Transversalwellen in festen Medien mit einer geringeren Ausbreitungsgeschwindigkeit ausbreiten als Ultraschall¬ wellen in Form von Longitudinalwellen . Dieser Unterschied in der Ausbreitungsfähigkeit von Longitudinalwellen und Trans¬ versalwellen wird für die Überwachung des Vulkanisationspro¬ zesses ausgenutzt. Insbesondere wird dieser Unterschied ge¬ nutzt, um einen Übergang einer zunächst noch flüssigen Phase in Form der zunächst noch flüssigen Vulkanisationsmischung zu einer vernetzten Phase in Form des elastischen Gummis zu de- tektieren .
Das erfindungsgemäße Verfahren kann beispielsweise in einer Heizpresse als dem Werkzeug zum Einsatz kommen, mittels wel- eher die zunächst noch flüssige Vulkanisationsmischung unter Druck und Temperatur vulkanisiert und somit zum festen, elas¬ tischen Gummi umgewandelt wird. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens lässt sich der Vulkanisationsprozess besonders präzise überwachen, so dass besonders exakt erfasst werden kann, zu welchem Zeitpunkt der Vulkanisationsprozess abge¬ schlossen ist. Dadurch können die Zeit und in der Folge die Kosten zum Herstellen eines Produkts, beispielsweise eines Reifens, aus der Vulkanisationsmischung besonders gering gehalten werden. Somit ermöglicht das erfindungsgemäße Verfah¬ ren die Darstellung einer besonders zeit- und kostengünstigen Massenherstellung von Produkten durch Vulkanisation.
Zum Erzeugen der Ultraschallwellen ist beispielsweise wenigstens ein Ultraschallsender vorgesehen. Der Ultraschallsender ist vorzugsweise als Ultraschallwandler ausgebildet, mittels welchem die Ultraschallwellen erzeugt und abgestrahlt sowie die reflektierten Ultraschallwellen erfasst werden.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist der wenigstens eine Ultraschallsender dazu ausgebildet, Transver¬ salwellen zu erzeugen. Dies bedeutet, dass mittels des Ultra¬ schallsenders direkt Transversalwellen erzeugt werden. Mit anderen Worten umfassen die Ultraschallwellen, welche mittels des Ultraschallsenders erzeugt werden und aus diesem austre¬ ten, bereits Transversalwellen. Hierdurch kann ein besonders hoher Anteil einer transversalen Komponente an den Ultraschallwellen realisiert werden, wobei diese transversale Kom¬ ponente in das Gummi transmittiert wird.
Der Erzeugung eines besonders hohen Anteils der transversalen Komponente an den Ultraschallwellen liegt die Idee zugrunde, dass in Abhängigkeit von den reflektierten und erfassten Ult- raschallwellen wenigstens ein Messsignal bestimmt wird. In Abhängigkeit von diesem Messsignal wird der Vulkanisations¬ prozess überwacht. Aufgrund des genannten Übergangs von der zunächst noch flüssigen Vulkanisationsmischung zum festen, elastischen Gummi und aufgrund der unterschiedlichen Ausbrei- tungsgeschwindigkeiten von Longitudinalwellen und Transversalwellen in festen Medien geht mit der zunehmenden Vulkanisation der Vulkanisationsmischung eine Veränderung des Messsignals einher. Durch die Realisierung eines besonders hohen Anteils der transversalen Komponente an den Ultraschallwellen kann diese Signalveränderung optimiert werden, so dass es infolge der Vulkanisation der Vulkanisationsmischung zu einem deutlichen Unterschied beziehungsweise zu einer deutlichen Veränderung des Messsignals kommt. Diese deutliche Signalveränderung kann auf einfache, zeit- und kostengünstige Weise erfasst werden, so dass sich der Vulkanisationsprozess besonders zeit- und kostengünstig überwachen lässt.
Zur Realisierung des hohen Anteils der transversalen Komponente an Ultraschallwellen ist der Ultraschallsender beispielsweise als Ultraschall-Prüfköpf ausgebildet, welcher Transversalwellen erzeugen kann.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Ab¬ strahleinrichtung wenigstens einen Ultraschallsender umfasst, mittels welchem Longitudinalwellen als die Ultraschallwellen erzeugt und in Richtung wenigstens eines, von der Grenzfläche unterschiedlichen Reflexionselements der Abstrahleinrichtung abgestrahlt werden. Mittels des Reflexionselements wird zu¬ mindest ein Teil der Longitudinalwellen in die Transversal¬ wellen transformiert. Beispielsweise werden die Longitudinal- wellen mittels des Reflexionselements unter Transformierung zumindest eines Teils der Longitudinalwellen in Transversal¬ wellen umgelenkt und in Richtung der Grenzfläche abgestrahlt.
Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Ultraschallsender in Form von Ultraschall-Prüfköpfen, die zum Erzeugen und Abstrahlen von Longitudinalwellen ausgebildet sind, in hoher Stückzahl und kostengünstig verfügbar sind. Durch den Einsatz des kostengünstigen Reflexionselements können trotz der Verwendung eines solchen, zum Erzeugen von Lon- gitudinalwellen ausgebildeten Ultraschall-Prüfköpfs Transversalwellen erzeugt werden, mittels welchen die Vulkanisation besonders präzise und kostengünstig überwacht werden kann. Somit kann der Einsatz eines zum Erzeugen von Transversalwellen ausgebildeten Ultraschall-Prüfköpfes vermieden werden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfin- dung ist wenigstens ein von der Grenzfläche und von dem Ref¬ lexionselement unterschiedliches, weiteres Reflexionselement vorgesehen, mittels welchem zumindest ein Teil der mittels der Grenzfläche in Richtung des weiteren Reflexionselements reflektierten Ultraschallwellen zurück zur Grenzfläche re- flektiert wird. Hierdurch kann eine zweifache Reflexion der Ultraschallwellen an der Grenzfläche realisiert werden.
Zumindest ein Teil der zunächst von der Abstrahleinrichtung in Richtung der Grenzfläche abgestrahlten Ultraschallwellen wird zunächst an der Grenzfläche zum ersten Mal reflektiert und dadurch beispielsweise umgelenkt, so dass der zumindest eine Teil von der Grenzfläche in Richtung des weiteren Refle¬ xionselements abgelenkt beziehungsweise abgestrahlt wird. Zu¬ mindest ein Teil der an der Grenzfläche reflektierten Ultra- Schallwellen wird mittels des weiteren Reflexionselements zu¬ rück in Richtung der Grenzfläche reflektiert, so dass zumin¬ dest ein Teil der Ultraschallwellen nach der Reflexion am weiteren Reflexionselement an der Grenzfläche ein zweites Mal reflektiert wird.
Zumindest ein Teil der an der Grenzfläche zum zweiten Mal re¬ flektierten Ultraschallwellen kann erfasst werden, wobei in Abhängigkeit von diesen, zweimalig an der Grenzfläche reflek¬ tierten Ultraschallwellen das genannte Messsignal bestimmt wird. In Abhängigkeit von dem Messsignal wird dann der Vulka- nisationsprozess überwacht. Durch diese zweifache Reflexion und durch die Erfassung der zweimalig an der Grenzfläche re¬ flektierten Ultraschallwellen kann der Übergang der flüssigen Vulkanisationsmischung zum elastischen Gummi besonders gut detektiert werden. Darüber hinaus kann dadurch das Verfahren besonders einfach und kostengünstig in einer Heizpresse durchgeführt werden. Vorzugsweise wird die zweifache Reflexi¬ on der Ultraschallwellen an der Grenzfläche zwischen der Vul- kanisationsmischung und dem Werkzeug unter einem schrägen Winkel vorgenommen, wobei eine Totalreflexion der Ultraschallwellen an der Grenzfläche vorzugsweise unterbleibt. Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass wenigstens ein Empfangselement vorgesehen ist, mittels wel¬ chem wenigstens ein Teil der zunächst an der Grenzfläche, da¬ raufhin mittels des weiteren Reflexionselements und daraufhin erneut an der Grenzfläche reflektierten Ultraschallwellen empfangen wird. Mit anderen Worten wird zumindest ein Teil der zweimalig an der Grenzfläche reflektierten Ultraschall¬ wellen mittels des Empfangselements erfasst. In Abhängigkei¬ ten von diesen zweimalig an der Grenzfläche reflektierten Ultraschallwellen lässt sich ein Messsignal erzeugen, anhand dessen der Vulkanisationsprozess besonders präzise überwacht werden kann.
Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der we¬ nigstens eine Ultraschallsender als Ultraschallwandler ausge- bildet ist, mittels welchem die reflektierten Ultraschallwel¬ len erfasst werden. Hierdurch können die Teilanzahl und der Bauraumbedarf einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders gering gehalten werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Abstrahlvorrichtung wenigstens ein Empfangs¬ element, mittels welchem Longitudinalwellen als die insbesondere zweimalig an der Grenzfläche reflektierten Ultraschall¬ wellen erfasst werden, wobei der Vulkanisationsprozess in Ab- hängigkeit von den erfassten Longitudinalwellen überwacht wird. Dies bedeutet beispielsweise, dass als das Messsignal eine Intensität der an der Grenzfläche reflektierten Longitu¬ dinalwellen gemessen wird. Dieser Ausführungsform liegt die Idee zugrunde, dass die In¬ tensität der reflektierten Longitudinalwellen deutlich vom Zustand der Vulkanisationsmischung abhängt. Insbesondere hängt die Intensität der reflektierten Longitudinalwellen da- von ab, wie stark sich die Transversalwellen in der Vulkanisationsmischung ausbreiten können. Die Ausbreitung von Transversalwellen in der Vulkanisationsmischung ist wiederum abhängig von dem Fortschritt des Vulkanisationsprozesses und somit vom Zustand der Vernetzung der Vulkanisationsmischung beim Vulkanisieren. Der Grad der Vernetzung und damit der Fortschritt des Vulkanisationsprozesses können daher durch eine Veränderung der Intensität der zweifach reflektierten Longitudinalwellen besonders präzise gemessen werden. Das ge- nannte, wenigstens eine Empfangselement zum Erfassen der Lon¬ gitudinalwellen kann dabei das davor genannte Empfangselement sein .
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es vor- gesehen, dass ein an der Grenzfläche reflektierter erster Teil der Ultraschallwellen und ein vom ersten Teil unterschiedlicher und mittels wenigstens eines von der Grenzfläche und den zuvor genannten Reflexionselementen unterschiedlichen Referenzreflexionselements reflektierter zweiter Teil der Ultraschallwellen erfasst werden. Die zwei Teile werden beispielsweise mittels des genannten Empfangselements erfasst. Der zweite Teil ist dabei unabhängig von jeglicher Änderung an oder in der Grenzfläche, das heißt der zweite Teil ist un¬ abhängige von jedweder Änderung in der Vulkanisationsmi- schung, da der zweite Teil vor der Grenzfläche, das heißt nicht durch diese reflektiert wird.
In Abhängigkeit von dem erfassten ersten Teil wird das Mess¬ signal bestimmt. In Abhängigkeit von dem zweiten Teil wird ein Normierungssignal bestimmt. Schließlich wird das Messsig¬ nal mittels des Normierungssignals normiert. Der Vulkanisati- onsprozess wird schließlich anhand des normierten Messsignals überwacht . Bei dem zweiten Teil handelt es sich um ein Ultraschallecho des Referenzreflexionselements. Dieses Ultraschallecho wird als Normierungssignal oder zum Bestimmen eines Normierungs¬ signals für das Messsignal verwendet, um dadurch beispiels- weise eine sichere Detektion der Intensität der Longitudinal- wellen zu gewährleisten. In der Folge ist es möglich, eine mit zunehmender Vernetzung der Vulkanisationsmischung auftretende Veränderung der Intensität präzise zu detektieren.
Durch die Normierung des Messsignals können Veränderungen der Abstrahleinrichtung, insbesondere des Ultraschallsenders, kompensiert werden. Beispielsweise kann es mit zunehmender Lebensdauer zu einer Veränderung der ausgesendeten Ultra- schallenergie des Ultraschallsenders kommen. Diese Änderung der ausgesendeten Ultraschallenergie wird beispielsweise durch Alterung des Ultraschallsenders und/oder durch Verände¬ rung der Ankopplung des Ultraschallsenders an das Werkzeug bewirkt. Diese Änderungen können durch Normierung des Mess- signals ausgeglichen werden. Dadurch lässt sich auch über eine hohe Lebensdauer des Werkzeugs und der Abstrahleinrichtung eine präzise Überwachung des Vulkanisationsprozesses re¬ alisieren .
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses einer in einem Werkzeug aufgenommenen Vulkanisationsmischung, mit einer Abstrahleinrichtung zum Abstrahlen von Ultraschallwellen in Richtung einer zumindest einen Teil der Ultraschallwellen reflektierenden Grenzfläche zwischen der Vulkanisationsmischung und dem Werkzeug, mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen zumindest eines Teils der abgestrahlten und an der Grenzfläche reflektierten Ultraschallwellen, und mit einer Auswerteeinrichtung zum Überwachen des Vulkanisationsprozesses in Abhängigkeit von den mittels der Erfassungseinrichtung er- fassten Ultraschallwellen.
Um nun eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung eines Produkts aus der Vulkanisationsmischung durch den Vul- kanisationsprozess zu ermöglichen, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Abstrahleinrichtung dazu ausgebildet ist, als die Ultraschallwellen zumindest Transversalwellen zu erzeugen. Die Abstrahleinrichtung kann insbesondere dazu aus- gebildet sein, als die Ultraschallwellen Transversalwellen zeitlich vor der durch die Grenzfläche insbesondere erstmalig bewirkten Reflexion der Ultraschallwellen abzustrahlen. Mit anderen Worten ist die Vorrichtung zum Durchführen eines Ver- fahrens gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum
Überwachen eines Vulkanisationsprozesses einer in einem Werk¬ zeug aufgenommenen Vulkanisationsmischung. Bei dem Verfahren des dritten Aspekts werden mittels einer Abstrahleinrichtung Ultraschallwellen in Richtung einer die Ultraschallwellen zu- mindest teilweise reflektierenden Grenzfläche zwischen der Vulkanisationsmischung und dem Werkzeug abgestrahlt.
Um nun eine besonders einfache, zeit- und kostengünstige Her¬ stellung eines Produkts aus der Vulkanisationsmischung zu re- alisieren, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein an der Grenzfläche reflektierter erster Teil der Ultraschallwellen und ein vom ersten Teil unterschiedlicher und mittels wenigstens eines von der Grenzfläche unterschiedlichen Referenzref¬ lexionselements reflektierter zweiter Teil der Ultraschall- wellen mittels einer Erfassungseinrichtung erfasst werden.
Ferner wird ein Messsignal in Abhängigkeit von dem ersten Teil bestimmt. Darüber hinaus wird ein Normierungssignal in Abhängigkeit vom zweiten Teil bestimmt. Das Messsignal wird mittels des Normierungssignals genormt, und der Vulkanisati- onsprozess wird anhand des normierten Messsignals überwacht. Vorteilhafte Ausgestaltungen der ersten beiden Aspekte der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Dem dritten Aspekt der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass es mit zunehmender Lebensdauer zu einer Veränderung der Abstrahleinrichtung und/oder dem Werkzeug kommen kann. Wie bereits beschrieben, kann die Abstrahleinrichtung, insbesondere ein Ultraschallsender der Abstrahleinrichtung, altern, was mit einer Veränderung der ausgesendeten Ultraschallenergie einhergeht. Ferner kann es zu einer Veränderung der Ankopplung der Abstrahleinrichtung an das Werkzeug kommen. Durch das Normieren des Messsignals können diese Veränderungen kompensiert werden, so dass der Vulkanisationspro- zess auch über eine hohe Lebensdauer hinweg besonders präzise überwacht werden kann. Dadurch können etwaig vorzusehende Pufferzeiten bei der Herstellung eines Produkts aus der Vulkanisationsmischung besonders gering gehalten werden.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses einer in einem Werkzeug aufgenommenen Vulkanisationsmischung, mit einer Abstrahleinrichtung zum Abstrahlen von Ultraschallwellen in Richtung einer zumindest einen Teil der Ultraschallwellen reflektierenden Grenzfläche zwischen der Vulkanisationsmischung und dem Werkzeug.
Um nun eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung eines Produkts aus der Vulkanisationsmischung durch Vulkanisation zu realisieren, ist die Vorrichtung des vierten Aspekts der Erfindung zum Durchführen eines Verfahrens gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Vorrichtung des vierten Aspekts der Erfindung eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines an der Grenzfläche reflektierten ersten Teils der Ultraschallwellen und zum Erfassen eines vom ersten Teil unterschiedlichen und mittels wenigstens eines von der Grenzfläche unterschiedlichen Refe¬ renzreflexionselements reflektierten zweiten Teils der Ultra¬ schallwellen umfasst. Ferner weist die Vorrichtung eine Auswerteeinrichtung auf, welche dazu ausgebildet ist, ein Mess¬ signal in Abhängigkeit von dem ersten Teil zu bestimmen, ein Normierungssignal in Abhängigkeit vom zweiten Teil zu bestim¬ men, das Messsignal mittels des Normierungssignals zu normie¬ ren und den Vulkanisationsprozess anhand des normierten Mess¬ signals zu überwachen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der ers- ten drei Aspekte der Erfindung sind als vorteilhafte Ausge¬ staltungen des vierten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt . Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er¬ geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorste¬ hend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
FIG 1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Werkzeugs in Form einer Heizpresse gemäß ei¬ ner ersten Ausführungsform, wobei mittels der Heizpresse eine zunächst flüssige Vulkanisationsmi¬ schung im Rahmen eines Vulkanisationsprozesses ver¬ netzt wird und wobei der Vulkanisationsprozess mit¬ tels Transversalwellen überwacht wird;
FIG 2 ein Diagramm, welches ein Messsignal und ein Normierungssignal in Form eines Referenzsignals zum
Normieren des Messsignals zeigt, wobei der Vulkani- sationsprozess anhand des normierten Messsignals überwacht wird;
FIG 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung der Veränderung des normierten Messsignals bei zunehmender Vernet¬ zung der Vulkanisationsmischung; und
FIG 4 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Heizpresse gemäß einer zweiten Ausführungsform. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
FIG 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht ein Werk- zeug in Form einer im Ganzen mit 10 bezeichneten Heizpresse gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Heizpresse 10 ist ein Werkzeug, welches ein unteres, erstes Werkzeugteil 12 mit einer Kavität 14 aufweist. Die Kavität 14 ist eine Aufnahme der Heizpresse 10, wobei in der Aufnahme (Kavität 14) eine Vulkanisationsmischung 16 aufgenommen ist.
Darüber hinaus umfasst die Heizpresse 10 ein oberes, zweites Werkzeugteil 18. Das zweite Werkzeugteil 18 ist beispielswei¬ se aus einem metallischen Werkstoff, insbesondere aus einem Stahl, gebildet. Durch die Werkzeugteile 12, 18 ist eine Form gebildet, mittels welcher die Vulkanisationsmischung 16 geformt wird.
Mittels der Heizpresse 10 wird die in der Aufnahme aufgenom- mene und zunächst noch flüssige Vulkanisationsmischung 16 vulkanisiert. Dies bedeutet, dass mittels der Heizpresse 10 unter Druck und Temperatur ein Vulkanisationsprozess der zu¬ nächst noch flüssigen Vulkanisationsmischung 16 bewirkt wird. Im Zuge des Vulkanisationsprozesses vernetzt die Vulkanisati- onsmischung 16, so dass sich die zunächst noch flüssige Vul¬ kanisationsmischung 16 in elastischen und somit festen Gummi umwandelt. Aus der Vulkanisationsmischung 16 wird somit ein Produkt wie beispielsweise ein Reifen für ein Rad eines Fahr¬ zeugs hergestellt, wobei das fertige Produkt aus dem elasti- sehen Gummi gebildet ist. Das fertig hergestellte und aus dem elastischen Gummi gebildete Produkt weist eine durch die Werkzeugteile 12, 18 vorgegebene beziehungsweise vorgebbare Form auf. Aus FIG 1 ist erkennbar, dass die Vulkanisationsmischung 16 in dem Werkzeug (Heizpresse 10) aufgenommen ist. In FIG 1 ist ferner eine Grenzfläche 20 zwischen der Vulkanisationsmischung 16 und dem Werkzeugteil 18 erkennbar. Somit handelt es sich bei der Grenzfläche 20 um eine Grenzfläche zwischen der Vulkanisationsmischung 16 und dem Werkzeug (Heizpresse 10).
Um nun eine besonders zeit- und kostengünstige Herstellung des Produkts zu realisieren, ist eine sogenannte Online- Messung vorgesehen, mittels welcher der Vulkanisationspro- zess, das heißt der Vernetzen der zunächst noch flüssigen Vulkanisationsmischung 16 überwacht wird. Zur Realisierung dieser Online-Messung ist eine im Ganzen mit 22 bezeichnete Abstrahleinrichtung vorgesehen. Die Abstrahleinrichtung 22 umfasst wenigstens einen Ultraschallwandler 24. Der Ultraschallwandler 24 ist als Ultraschallsender ausgebildet, mittels welchem Ultraschallwellen erzeugt und abgestrahlt werden können. Darüber hinaus ist der Ultraschallwandler 24 als Emp- fangselement ausgebildet, mittels welchem Ultraschallwellen, insbesondere reflektierte Ultraschallwellen, empfangen und somit erfasst werden können. Somit ist die Abstrahleinrichtung 22 auch als Erfassungseinrichtung zum Erfassen von insbesondere reflektierten Ultraschallwellen ausgebildet. Der Ultraschallwandler 24 ist beispielsweise fest mit dem Werkzeugteil 18 verbunden.
FIG 1 zeigt die Heizpresse 10 gemäß einer ersten Ausführungs¬ form. In FIG 1 ist zu erkennen, dass das Werkzeugteil 18 eine Aufnahme 26 aufweist, in welcher der Ultraschallwandler 24 zumindest teilweise aufgenommen ist. Die Aufnahme 26 ist als Sackloch ausgebildet, so dass die Aufnahme 26 zur Vulkanisa¬ tionsmischung 16 hin begrenzt ist. Somit ist der Ultraschall¬ wandler 24 durch den metallischen Werkstoff des Werkzeugteils 18 von der Vulkanisationsmischung 16 getrennt. Beispielsweise ist die Aufnahme 26 als Bohrung des Werkzeugteils 18 ausge¬ bildet .
Im Rahmen der Überwachung des Vulkanisationsprozesses werden mittels des Ultraschallwandlers 24 Ultraschallwellen in Rich¬ tung der zumindest einen Teil der Ultraschallwellen reflektierenden Grenzfläche 20 zwischen der Vulkanisationsmischung 16 und dem Werkzeugteil 18 abgestrahlt. Diese vom Ultra- schallwandler 24 abgestrahlten Ultraschallwellen sind in FIG 1 anhand von durchgezogenen Doppelpfeilen 28 veranschaulicht. Der Ultraschallwandler 24 ist dabei relativ zur Grenzfläche 20 und relativ zum Werkzeugteil 18 derart angeordnet, dass die vom Ultraschallwandler 24 abgestrahlten Ultraschallwellen unter einem schrägen Winkel α auf die Grenzfläche 20 treffen .
Die an der Grenzfläche 20 reflektierten Ultraschallwellen sind in FIG 1 durch durchgezogene Doppelpfeile 30 veranschau¬ licht. Die Abstrahleinrichtung 22 umfasst ein Reflexionsele¬ ment 32, welches auch als „Reflektor" bezeichnet wird und eine Reflexionsfläche 34 aufweist. Das Reflexionselement 32 ist als Ausnehmung, insbesondere als Bohrung, des Werkzeug- teils 18 ausgebildet, wobei die Reflexionsfläche 34 durch einen zumindest im Wesentlichen flachen und ebenen Boden der Ausnehmung gebildet ist. Mit anderen Worten ist das Reflexi¬ onselement 32 beispielsweise als Flachbodenbohrung des Werk¬ zeugteils 18 und somit der Heizpresse 10 ausgebildet.
Zumindest ein Teil der an der Grenzfläche 20 reflektierten Ultraschallwellen wird an der Grenzfläche 20 derart reflektiert, dass dieser Teil auf das Reflexionselement 32 auf¬ trifft. Zumindest ein Teil der an der Grenzfläche 20 in Rich- tung des Reflexionselements 32 reflektierten Ultraschallwel¬ len wird mittels des Reflexionselements 32 zurück in Richtung der Grenzfläche 20 reflektiert. Die vom Reflexionselement 32 zurückreflektierten Ultraschallwellen oder zumindest ein Teil dieser zurückreflektierten Ultraschallwellen treffen bezie- hungsweise werden oder wird an der Grenzfläche 20 erneut re¬ flektiert, dieses Mal in Richtung des Ultraschallwandlers 24.
Die an der Grenzfläche 20 zum zweiten Mal reflektierten Ultraschallwellen treffen auf den Ultraschallwandler 24 und wer- den mittels des Ultraschallwandlers 24 erfasst, das heißt de- tektiert. Der Vulkanisationsprozess wird dabei in Abhängig¬ keit von den zweimalig an der Grenzfläche 20 reflektierten und mittels des Ultraschallwandlers 24 erfassten Ultraschall¬ wellen überwacht.
In Abhängigkeit von diesen an der Grenzfläche 20 zweimalig reflektierten und mittels des Ultraschallwandlers 24 erfass¬ ten Ultraschallwellen wird wenigstens ein Messsignal be¬ stimmt. Das Messsignal wird beispielsweise mittels einer in FIG 1 nicht gezeigten Auswerteeinrichtung bestimmt, welche mit dem Ultraschallwandler 24 elektrisch gekoppelt ist. Die Überwachung des Vulkanisationsprozesses erfolgt dabei in Ab¬ hängigkeit von dem Messsignal.
Der Ultraschallwandler 24 ist beispielsweise zum Erzeugen und Abstrahlen von Longitudinalwellen als die Ultraschallwellen ausgebildet. Dies bedeutet, dass mittels des Ultraschallwand¬ lers 24 Ultraschallwellen in Form von Longitudinalwellen erzeugt und abgestrahlt werden. Die mittels des Ultraschall¬ wandlers 24 erzeugten und abgestrahlten Longitudinalwellen werden an der Grenzfläche 20 nicht nur erstmalig reflektiert, sondern dringen auch in die Vulkanisationsmischung 16 ein und werden dort transmittiert und zumindest teilweise absorbiert. Dabei spalten sich die Longitudinalwellen in Transversalwellen und Longitudinalwellen auf. Die an der Grenzfläche 20 entstehenden Transversalwellen sind in FIG 1 durch gestri- chelte Richtungspfeile 36 veranschaulicht. Die in die Vulka¬ nisationsmischung 16 eindringenden Longitudinalwellen sind in FIG 1 durch durchgezogene Richtungspfeile 38 veranschaulicht.
Longitudinalwellen und Transversalwellen weisen unterschied- liehe Ausbreitungsfähigkeiten in flüssigen und festen Medien auf. In flüssigen Medien, das heißt in Flüssigkeiten und somit in der zunächst noch flüssigen Vulkanisationsmischung 16 können keine Schubspannungen übertragen werden, so dass sich in flüssigen Medien keine Transversalwellen ausbreiten kön- nen. Jedoch können sich Longitudinalwellen in flüssigen Medien ausbreiten. In festen Medien können sich sowohl Transversalwellen als auch Longitudinalwellen, jedoch mit unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten ausbreiten. Dabei weisen Transversalwellen eine geringere Ausbreitungsgeschwindigkeit als Lon- gitudinalwellen auf. Aufgrund der unterschiedlichen Ausbreitungsgeschwindigkeiten werden die Longitudinalwellen und die Transversalwellen an der Grenzfläche 20 unterschiedlich gebrochen. Dies erfolgt gleichermaßen bei der erstmaligen Reflexion der Ultraschallwellen an der Grenzfläche 20 und bei der zweiten Reflexion der Ultraschallwellen an der Grenzfläche 20. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in FIG 1 le¬ diglich die Ultraschallwellen der ersten Reflexion an der Grenzfläche 20 dargestellt. Auch in der Form (Heizpresse 10) treten nach der Reflexion sowohl Longitudinalwellen als auch Transversalwellen auf, welche hier nicht dargestellt sind. Dabei werden jedoch nur die Longitudinalwellen unter dem Winkel α reflektiert, wobei der Winkel α auch als „Reflexionswinkel" bezeichnet wird. Mit anderen Worten werden nur die Longitudinalwellen im Reflexionswinkel reflektiert und können bei der in FIG 1 gezeig¬ ten symmetrischen Anordnung zum und in den Ultraschallwandler 24 gelangen können. Diese zweimalig an der Grenzfläche 20 re¬ flektieren Longitudinalwellen werden mittels des Ultraschall- wandlers 24 erfasst.
Ist beispielsweise die Grenzfläche 20 zwischen einem festen ersten Medium in Form des Werkzeugteils 18 und einem zweiten festen Medium in Form des Gummis begrenzt, so wird eine schräg auf die Grenzfläche 20 auftreffende Ultraschallwelle in vier Einzelkomponenten aufgespalten, nämlich sowohl bei der ersten als auch bei der zweiten Reflexion in jeweils eine Longitudinal- und Transversalwelle beziehungsweise Longitudi- nal- und Transversalkomponente. Dies gilt für eine Konfigura- tion ohne Totalreflexion. Ist die Vulkanisationsmischung 16 jedoch noch flüssig, so ist die Grenzfläche 20 zwischen einem festen ersten Medium in Form des Werkzeugteils 18 und einem flüssigen zweiten Medium in Form der zunächst noch flüssigen Vulkanisationsmischung 16 begrenzt. Für diesen Fall der
Grenzfläche 20 findet dagegen eine Aufspaltung in nur drei Komponenten statt, da aufgrund der fehlenden Scherspannung in der flüssigen Vulkanisationsmischung 16 keine Transversalwel- lenausbreitung stattfindet.
In der Folge wird als das Messsignal eine Intensität der re¬ flektierten Longitudinalwellen gemessen. Diese Intensität hängt deutlich zum Zustand der Vulkanisationsmischung 16 ab. Mit anderen Worten hängt die Intensität der reflektierten
Longitudinalwellen davon ab, ob oder wie stark sich Transversalwellen in der Vulkanisationsmischung 16 ausbreiten können. Dies hängt wiederum davon ab, wie weit die Vernetzung beim Vulkanisationsprozess vorangeschritten ist. Der Grad der Ver- netzung und damit der Fortschritt des Vulkanisationsprozesses können daher durch eine Veränderung der Intensität der Longitudinalwellen, das heißt der zweifach reflektierten Ultraschallwellen gemessen werden. Um beispielsweise alterungsbedingte Veränderungen des Ultra¬ schallwandlers 24 kompensieren zu können, ist ein Referenzreflexionselement 40 vorgesehen. Das Referenzreflexionsele¬ ment 40 wird auch als „Referenzreflektor" bezeichnet. Mittels der Erfassungseinrichtung, das heißt mittels des Ultraschall- wandlers 24, wird ein an der Grenzfläche 20 zweimalig reflek¬ tierter erster Teil der zuvor ausgestrahlten Ultraschallwellen erfasst. Darüber hinaus wird mittels der Erfassungseinrichtung, das heißt mittels des Ultraschallwandlers 24 ein vom ersten Teil unterschiedlicher und mittels des Referenzre- flektors reflektierter zweiter Teil der zuvor abgestrahlten Ultraschallwellen erfasst. Der erste Teil ist beispielsweise durch die Doppelpfeile 28 veranschaulicht, wobei der zweite Pfeil durch einen gestrichelten Doppelpfeil 42 veranschau¬ licht ist.
Aus FIG 1 ist erkennbar, dass das Referenzreflexionsele¬ ment 40 im Werkzeugteil 18 angeordnet ist. Das Referenzrefle¬ xionselement 40 ist beispielsweise derart in das Werkzeugteil 18 eingebracht, dass zunächst eine Bohrung hergestellt wird. In dieser Bohrung wird das Referenzreflexionselement 40 ange¬ ordnet. Anschließend wird die Bohrung verschlossen. Das Messsignal wird in Abhängigkeit von dem ersten Teil be¬ stimmt. In Abhängigkeit vom zweiten Teil wird ein Normie¬ rungssignal bestimmt, welches auch als Referenzsignal be¬ zeichnet wird. Das Messsignal wird mittels des Normierungs¬ signals (Referenzsignal) normiert. Hierzu wird beispielsweise ein Quotient gebildet, dessen Zähler das Messsignal und des¬ sen Nenner das Normierungssignal ist. Mit anderen Worten wird im Rahmen der Normierung des Messsignals dieses auf das Nor¬ mierungssignal bezogen beziehungsweise in das Verhältnis zum Normierungssignal gesetzt. Schließlich wird der Vulkanisati- onsprozess in Abhängigkeit von dem normierten Messsignal überwacht .
FIG 2 zeigt ein Diagramm 44, auf dessen Abszisse 46 die Zeit und auf dessen Ordinate 48 jeweilige Amplituden des in FIG 2 mit S bezeichneten Messsignals und des in FIG 2 mit R be¬ zeichneten Referenzsignals aufgetragen sind. Aus FIG 2 ist erkennbar, dass im Rahmen der Überwachung des Vulkanisationsprozesses eine Amplitudenmessung der reflektierten Ultraschallwellen bei zwei verschiedenen Laufzeitfenstern durchge- führt wird. Mit anderen Worten wird zum Bestimmen des Mess¬ signals S und des Referenzsignals R erfasst, welche Zeit zwi¬ schen dem Abstrahlen der Ultraschallwellen und dem Erfassen der Ultraschallwellen liegt. Die Ultraschallwellen zum Bestimmen des Messsignals S benötigen eine längere Zeit, da sie nach dem Abstrahlen zunächst an der Grenzfläche 20 in Richtung des Reflexionselements 32 reflektiert, dann mittels des Reflexionselements 32 in Richtung der Grenzfläche 20 zurück¬ reflektiert, dann mittels der Grenzfläche 20 in Richtung des Ultraschallwandlers 24 reflektiert und schließlich mittels des Ultraschallwandlers 24 erfasst werden.
Die Ultraschallwellen zum Bestimmen des Referenzsignals R jedoch werden nach dem Abstrahlen lediglich mittels des Refe- renzreflexionselements 40 in Richtung des Ultraschallwandlers 24 zurückreflektiert und dann mittels des Ultraschallwandlers 24 erfasst. Dies bedeutet, dass die Ultraschallwellen zum Be¬ stimmen des Referenzsignals R eine wesentlich geringere Lauf- zeit als die Ultraschallwellen zum Bestimmen des Messsignals S aufweisen.
FIG 3 zeigt ein Diagramm 50, auf dessen Ordinate 52 das Ver¬ hältnis des Messsignals S zum Referenzsignal R aufgetragen ist. Ein erster Messpunkt 54 charakterisiert das Verhältnis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Vulkanisationsmischung 16 noch flüssig ist. Ein zweiter Messpunkt 54 charakterisiert das Verhältnis zu einem Zeitpunkt, zu dem die Vulkanisationsmi¬ schung 16 bereits vernetzt, das heißt zu festem beziehungs- weise elastischem Gummi umgewandelt ist. Aus FIG 3 ist beson¬ ders gut erkennbar, dass das Verhältnis und somit das Mess¬ signal S bei dem elastischen Gummi wesentlich größer als bei der noch flüssiger Vulkanisationsmischung 16 ist. Dies bedeutet, dass die Intensität der erfassten und zweima¬ lig reflektierten Longitudinalwellen bei festem Gummi wesentlich höher ist als bei noch flüssiger Vulkanisationsmischung 16. Dies bedeutet, dass die Vernetzung der Vulkanisationsmischung 16 im Rahmen des Vulkanisationsprozesses mit einer Veränderung der Intensität der zweimalig reflektierten Longitudinalwellen einhergeht. Diese Veränderung der Intensität kann besonders deutlich und präzise erfasst werden, so dass besonders präzise der Zeitpunkt des Vulkanisationsprozesses detektiert werden kann, zu welchem der Vulkanisationsprozess hinreichend abgeschlossen ist. Somit können die Zeit und die Kosten zum Herstellen des Produkts gering gehalten werden.
Mit anderen Worten zeigt FIG 3 das sogenannte A-Bild, welches mittels der Erfassungseinrichtung erfasst wird. Der Peak des Referenzsignals R ist gering und wird deutlich früher als der Peak des Messsignals S erfasst. FIG 2 und 3 beziehen sich beispielsweise auf einen Reflexionswinkel (Winkel a) von 45 Grad. Aus FIG 3 ist erkennbar, dass bei der gewählten Kon- figuration ein deutlicher Anstieg des Messsignals S von der flüssigen Phase zum festen Gummi stattfindet. Durch Normierung mit dem Referenzsignal R kann daher eine sichere Detek- tion gewährleistet werden.
Eine Optimierung des Signalunterschieds und somit der Signal¬ veränderung zwischen flüssiger Vulkanisationsmischung 16 und festem beziehungsweise elastischem Gummi kann beispielsweise durch eine Optimierung des Reflexionswinkels erreicht werden. Alternativ oder zusätzlich kann eine Optimierung durch Verwendung von Transversalwellen bei der Einstrahlung erreicht werden. Dabei wird der Anteil der transversalen Komponente, die in das Gummi transmittiert wird, erhöht, so dass die Sig¬ nalveränderung zwischen festem und flüssigem Zustand opti- miert werden kann. Die Realisierung eines besonders hohen Anteils der transversalen Komponente an den Ultraschallwellen kann grundsätzlich auf zwei Wegen realisiert werden.
Einerseits kann beispielsweise der Ultraschallwandler 24 zum Ausstrahlen von Transversalwellen als die Ultraschallwellen ausgebildet sein. Dies bedeutet beispielsweise, dass die mit¬ tels der Abstrahleinrichtung 22 erzeugten und abgestrahlten Ultraschallwellen zumindest Transversalwellen umfassen, welche mittels der Abstrahleinrichtung 22 zeitlich vor der durch die Grenzfläche 20 insbesondere erstmalig bewirkten Reflexion der Ultraschallwellen erzeugt werden.
Andererseits kann zur Realisierung eines besonders hohen Anteils der transversalen Komponente an den Ultraschallwellen die in FIG 1 gezeigte Anordnung modifiziert werden. Eine sol- che Modifikation ist in FIG 4 veranschaulicht. Dies bedeutet, dass FIG 4 die Heizpresse 10 gemäß einer zweiten Ausführungs¬ form zeigt. Bei der zweiten Ausführungsform ist zusätzlich zum Reflexionselement 32 ein weiteres, vom Reflexionselement 32, vom Referenzreflexionselement 40 und der Grenzfläche 20 unterschiedliches Reflexionselement 58 vorgesehen. Auch das Reflexionselement 58 umfasst eine Reflexionsfläche 60, an welcher Ultraschallwellen reflektiert werden können. Wie das Reflexionselement 32 kann auch das Reflexionselement 58 als Ausnehmung beziehungsweise Aufnahme des Werkzeugteils 18 aus¬ gebildet sein. Die Reflexionsfläche 60 ist beispielsweise durch einen flachen und ebenen Boden der Ausnehmung gebildet. Hierbei kann das Reflexionselement 58 als Flachbodenbohrung des Werkzeugteils 18 ausgebildet sein.
Bei der zweiten Ausführungsform ist der Ultraschallwandler 24 zum Erzeugen und Abstrahlen von Longitudinalwellen ausgebildet. Diese mittels des Ultraschallwandlers 24 erzeugten und abgestrahlten Longitudinalwellen sind in FIG 4 durch durchgezogene Doppelpfeile 62 veranschaulicht. Die vom Ultraschall¬ wandler 24 erzeugten und in Richtung des Reflexionselements 58 abgestrahlten Longitudinalwellen treffen in einem Einstrahlwinkel ß zur Reflexionsfläche 60 auf diese auf und wer- den in einem Abstrahlwinkel δ zur Reflexionsfläche 60 an die¬ ser reflektiert und von der Reflexionsfläche 60 in Richtung der Grenzfläche 20 abgestrahlt. Der Einstrahlwinkel ß und der Abstrahlwinkel δ sind dabei derart gewählt, dass zumindest ein Teil der mittels des Ultraschallwandlers 24 erzeugten und in Richtung des Reflexionselements 58 abgestrahlten Longitu¬ dinalwellen in Transversalwellen transformiert wird.
Die jeweilige Ausnehmung der Reflexionselemente 32, 58 ist beispielsweise mit Luft gefüllt. Dies bedeutet, dass eine Grenzfläche zwischen dem Reflexionselement 58 und dem Werk¬ zeugteil 18 von der Luft in der Ausnehmung des Reflexionsele¬ ments 58 einerseits und von dem Stahl des Werkzeugteils 18 andererseits begrenzt ist. Im Falle dieser Stahl-Luft-Kombi¬ nation beträgt der Einstrahlwinkel ß vorzugsweise zumindest im Wesentlichen 61 Grad, wobei der Abstrahlwinkel δ zumindest im Wesentlichen 29 Grad beträgt.
Insgesamt ist erkennbar, dass die Ultraschallwellen zum Bestimmen des Messsignals S zumindest Transversalwellen umfas- sen, welche mittels der Abstrahleinrichtung 22 zeitlich vor der durch die Grenzfläche 20 erstmalig bewirkten Reflexion der Ultraschallwellen erzeugt werden. Hierdurch kann der Anteil der transversalen Komponente an den Ultraschallwellen zum Bestimmen des Messsignals S besonders groß gestaltet wer¬ den, so dass sich der Übergang der Vulkanisationsmischung 16 vom flüssigen Zustand zum festen Zustand besonders gut erfas¬ sen lässt.
Dabei wird zur Überwachung des Vulkanisationsprozesses das unterschiedliche Ausbreitungsverhalten von Longitudinal- und Transversalwellen genutzt. Somit ist es möglich, den Umwand- lungsprozess von der flüssigen Phase in die feste beziehungs- weise vernetzte Gummiphase online nur durch eine Reflexions¬ messung zu detektieren. Dies erlaubt eine einfache Installa¬ tion des Verfahrens in außenliegende Heizpressenformen ohne Verwendung einer Transmissionsmessung. Vorzugsweise wird eine glatte Stelle des herzustellenden Pro¬ dukts, beispielsweise an einer Seitenwange des Reifens ge¬ wählt, um dort die zweimalige Reflexion der Ultraschallwellen zu bewirken. An einer solchen glatten Stelle kann ein störender Einfluss des Reifenprofils auf die Grenzfläche 20 vermie- den werden. Wird diese Online-Messung in eine Prozesssteue¬ rung integriert, kann beispielsweise die Vulkanisierung des Produkts zustandsorientiert erfolgen, so dass eine Zeit- und Energieoptimierung sowie eine Produktivitätssteigerung erzielt werden können. Darüber hinaus können dadurch bei der Entwicklung von neuen Gummimischungen und Herstellungsrezepturen wertvolle Informationen gewonnen werden.
Auch bei der anhand von FIG 4 veranschaulichten zweiten Ausführungsform ist das Referenzreflexionselement 40 vorgesehen, mittels welchem das Messsignal normiert wird. Die anhand von FIG 1 und der ersten Ausführungsform geschilderte Funktion des Referenzreflexionselements 40 kann ohne weiteres auch auf FIG 4 und die zweite Ausführungsform übertragen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses einer in einem Werkzeug (10) aufgenommenen Vulkanisationsmi- schung (16), bei welchem mittels einer Abstrahleinrichtung
(22) Ultraschallwellen in Richtung einer zumindest einen Teil der Ultraschallwellen reflektierenden Grenzfläche (20) zwischen der Vulkanisationsmischung (16) und dem Werkzeug (10) abgestrahlt werden, wobei der Vulkanisationsprozess in Abhän- gigkeit von zumindest einem Teil der abgestrahlten und an der Grenzfläche (20) reflektierten Ultraschallwellen überwacht wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ultraschallwellen zumindest Transversalwellen umfassen, welche mittels der Abstrahleinrichtung (22) erzeugt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Transversalwellen mittels der Abstrahleinrichtung (22) zeitlich vor der durch die Grenzfläche (20) bewirkten Reflexion der Ultraschallwellen erzeugt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstrahleinrichtung (22) wenigstens einen Ultraschallsender umfasst, mittels welchem die Transversalwellen erzeugt werden .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstrahleinrichtung (22) wenigstens einen Ultraschallsender umfasst, mittels welchem Longitudinalwellen als die Ultraschallwellen erzeugt und in Richtung wenigstens eines Ref¬ lexionselements (58) der Abstrahleinrichtung (22) abgestrahlt werden, mittels welchem zumindest ein Teil der Longitudinal¬ wellen in die Transversalwellen transformiert wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein weiteres Reflexionselement (32) vorgesehen ist, mittels welchem zumindest ein Teil der mittels der
Grenzfläche (20) in Richtung des weiteren Reflexionselements (32) reflektierten Ultraschallwellen zurück zur Grenzfläche (20) reflektiert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens ein Empfangselement vorgesehen, mittels welchem wenigstens ein Teil der zunächst an der Grenzfläche (20), dann mittels des weiteren Reflexionselements (32) und dann erneut an der Grenzfläche (20) reflektierten Ultraschallwel¬ len empfangen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6 in dessen Rückbezug über Anspruch 5 auf einen der Ansprüche 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der wenigstens eine Ultraschallsender als Ultraschallwandler (24) ausgebildet ist, mittels welchem die reflektierten Ul¬ traschallwellen erfasst werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstrahlvorrichtung (22) wenigstens ein Empfangselement umfasst, mittels welchem Longitudinalwellen als die an der Grenzfläche (20) reflektierten Ultraschallwellen erfasst werden, wobei der Vulkanisationsprozess in Abhängigkeit von den erfassten Longitudinalwellen überwacht wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte:
- Erfassen eines an der Grenzfläche (20) reflektierten ersten Teils der Ultraschallwellen und Erfassen eines vom ersten Teil unterschiedlichen und mittels wenigstens eines Refe¬ renzreflexionselements (40) reflektierten zweiten Teils der Ultraschallwellen; - Bestimmen eines Messsignals (S) in Abhängigkeit von dem ersten Teil;
- Bestimmen eines Normierungssignals (R) in Abhängigkeit vom zweiten Teil;
- Normieren des Messsignals (S) mittels des Normierungssig¬ nals (R) ; und
- Überwachen des Vulkanisationsprozesses anhand des normier¬ ten Messsignals.
10. Vorrichtung zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses einer in einem Werkzeug (10) aufgenommenen Vulkanisationsmischung (16), mit einer Abstrahleinrichtung (22) zum Abstrahlen von Ultraschallwellen in Richtung einer zumindest einen Teil der Ultraschallwellen reflektierenden Grenzfläche (20) zwischen der Vulkanisationsmischung (16) und dem Werkzeug
(10), mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen zumindest eines Teil der abgestrahlten und an der Grenzfläche (20) re¬ flektierten Ultraschallwellen, und mit einer Auswerteeinrichtung zum Überwachen des Vulkanisationsprozesses in Abhängig- keit von den erfassten Ultraschallwellen,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Abstrahleinrichtung (22) dazu ausgebildet ist, als die Ultraschallwellen zumindest Transversalwellen zu erzeugen.
11. Verfahren zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses einer in einem Werkzeug (10) aufgenommenen Vulkanisationsmischung (16), bei welchem mittels einer Abstrahleinrichtung (22) Ultraschallwellen in Richtung einer die Ultraschallwellen zumindest teilweise reflektierenden Grenzfläche (20) zwi- sehen der Vulkanisationsmischung (16) und dem Werkzeug (10) abgestrahlt werden,
gekennzeichnet durch die Schritte:
- Erfassen eines an der Grenzfläche (20) reflektierter ersten Teils der Ultraschallwellen und Erfassen eines vom ersten Teil unterschiedlichen und mittels wenigstens eines Refe¬ renzreflexionselements (40) reflektierten zweiten Teils der Ultraschallwellen mittels einer Erfassungseinrichtung; - Bestimmen eines Messsignals (M) in Abhängigkeit von dem ersten Teil;
- Bestimmen eines Normierungssignals (R) in Abhängigkeit vom zweiten Teil;
- Normieren des Messsignals (M) mittels des Normierungssig¬ nals (R) ; und
- Überwachen des Vulkanisationsprozesses anhand des normier¬ ten Messsignals.
12. Vorrichtung zum Überwachen eines Vulkanisationsprozesses einer in einem Werkzeug (10) aufgenommenen Vulkanisationsmischung (16), mit einer Abstrahleinrichtung (22) zum Abstrahlen von Ultraschallwellen in Richtung einer zumindest einen Teil der Ultraschallwellen reflektierenden Grenzfläche (20) zwischen der Vulkanisationsmischung (16) und dem Werkzeug (10) ,
gekennzeichnet durch:
- eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines an der Grenzfläche (20) reflektierten ersten Teils der Ultraschallwel- len und zum Erfassen eines vom ersten Teil unterschiedli¬ chen und mittels wenigstens eines Referenzreflexionsele¬ ments (40) reflektierten zweiten Teils der Ultraschallwel¬ len; und
- eine Auswerteeinrichtung, welche dazu ausgebildet ist, ein Messsignal (M) in Abhängigkeit von dem ersten Teil zu be¬ stimmen, ein Normierungssignal (R) in Abhängigkeit vom zweiten Teil zu bestimmen, das Messsignal (M) mittels des Normierungssignals (R) zu normieren und den Vulkanisations¬ prozesses anhand des normierten Messsignals zu überwachen.
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